隧道网 www.stec.net(2007-1-25) 来源：《岩土工程界》2006年第11期
摘 要：对堆石坝而言，堆石料的干密度是影响坝体变形的主要因素，也是大坝填筑的主要控制指标。本文通过主要填筑料的碾压试验，为仁宗海水库大坝确定了合理的坝体堆石体的填筑密度，并推荐了合适的碾压施工参数，为大坝设计提供了参考依据。
关键词：砂卵石料 碾压试验 干密度
仁宗海水库大坝为混凝土防渗墙与复合土工膜结合防渗的堆石坝，最大坝高约56m，坝顶长度830.85m，坝顶宽度8.00m。坝体填筑料主要为天然砂卵石料。为确定坝料的压实特性，进行了不同铺料厚度、碾压遍数和不同加水条件的现场碾压试验。通过不同压实条件下坝料的颗粒级配、压实干密度、碾压沉降量的综合分析，最终确定坝体填筑料的碾压参数。本文主要介绍了坝壳天然砂卵石料的碾压试验结果。 1 碾压试验条件
(1)坝料的基本性质：碾压试验料场为坝址附近的河床冲积、洪积的漂卵砾石层，主要成分为变质砂岩及花岗岩。砂卵石料的超径颗粒较多，同时含泥量较大。试验表明，大于200mm漂石含量约为20％～52％，60～2mm砾石含量在18％～32.0％，小于5mm颗粒含量为4％～21％，小于0.075mm的颗粒含量为1.2％～9％。根据设计要求，碾压试验用料的控制最大粒径为800mm，超径颗粒在取料时被剔除。
(2)试验机具：现场碾压试验使用的机械主要有反铲、自卸式汽车、推土机和振动碾等4种机械。用反铲取料，16t自卸汽车运料，推土机铺料，碾压机械选用20t自行式振动平碾。振动碾碾压宽度为2130nun，激振力为220～350kN，振动频率为30一33Hz。
(3)场地布置和场地准备：砂卵石料试验场地的总面积为64m×40m=2560m。，由18个小场组成，每小场场地长10m，宽6m。在选好的试验场地上首先剥离有机质覆盖层，然后按设计尺寸用推土机把地面推平，不平度控制小于5％。在此基础上用20t振动碾碾压20遍。场地碾压好后，在其四周用竹竿树立标志，以划分各试验工况的小场，小场之间用石灰线区别，同时在竹竿上划出高程标志线，以测定铺土厚度。
(4)试验方案：振动碾行车速度控制不超过4km·h，铺料厚度为80cm、100cm及120cm三种，碾压遍数控制为6、8及10遍，同时进行不洒水及加水8％比较试验。
(5)压实质量检测试验：碾压试验过程中主要进行了压实干密度、碾压层表面沉降、碾压后土料颗粒级配分析三方面的试验工作。密度试验采取试坑灌水法，试坑的大小依据料的最大粒径大小按规范要求确定，其深度穿透整个铺土层；颗粒分析采用筛分法。该项试验与干密度测试同时进行；碾压试验过程中，对碾压层的沉降变形进行了测量，测点布置成梅花型，一种铺土厚度布置约15个测点。 2 试验结果及分析
(1)干密度试验结果：不同试验条件下的碾压干密度试验结果见表l。试验结果表明，测试干密度值比较分散，其值处于2.24～2.4g·cm。范围内，分析其原因，主要是由于试验时直接取自料场，料场材料具有不均匀性的原因。 (2)铺土厚度与干密度的关系：铺土厚度与干密度的关系曲线如图1所示。从图中可以看出，随着铺土厚度的增加，干密度有所下降，但变化不大，总的趋势是铺料越薄，压实后干密度越大。因此，对于本次试验而言，铺土厚度对压实效果的影响尚符合常理。
但是，实际上并不是铺料越薄越好，如果铺料层过薄，会影响现场施工的进度，增加坝体施工的费用。根据本次试验的结果及以往的工程施工经验，建议本工程砂卯砾石料的铺土厚度可以选择为100cm左右。
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(3)碾压遍数与干密度的关系：碾压遍数与压实干密度的关系曲线见图2。从图中可以看出，当铺层厚度相同时，随着碾压遍数的增加，干密度也随之上升，但碾压遍数达到一定数量后，再增加碾压遍数，其压密效果已不明显。
(4)表面沉降：碾压试验过程中铺料层沉降测量结果见图3。从沉降变化曲线可以看出，碾压2—4遍时沉降变形较大，6～8遍以后趋于平缓，沉降变形趋于稳定。另外，对比不同铺厚时的沉降量变化，碾压沉降量有随铺土厚度增加而加大的规律，并且碾压遍数越多沉降差异越大。
综合考虑沉降测量结果和碾压遍数与干密度的变化趋势，碾压遍数超过6～8遍，材料的压实密度趋于稳定。为侧安全，建议碾压遍数控制为8遍。
(5)坝料的颗粒级配分析：图4和图5为典型的坝料颗粒级配试验结果。为方便对比，图中列出了坝料碾压前的平均级配曲线以及碾压6、8、10遍时取样筛分得到的平均级配曲线。从中可以看出，碾压前和不同碾压遍数时坝料的颗粒级配曲线都比较接近，因此可以断定，碾压施工过程中，坝料未发生明显破碎。这种规律与砂卵石料颗粒圆滑、坚硬，不易破碎的特点相一致。
(6)现场试验与室内干密度试验结果比较：为了更好地确定砂卵砾石料的压实特性，在室内进行了该料的相对密度试验，其中最大干密度的测定采用振动压实法，最小干密度的测定采用倾注松填法。试验得到的材料平均最大干密度为2.28g·cm，小于现场试验的压实干密度。分析其原因，主要是由于现场采用重型机械压实，压实能量高于室内的缘故。近年来，随着重型碾压机具的使用，很多工程的现场实际压实密度都存在高于室内相对密度试验 得到的最大干密度的现象。因此，修改现有的室内相对密度试验方法，提高试验的压实功能可能是必要的，这样才能更好地确定堆石坝坝料的压实性质。
(7)洒水碾压的影响分析：加水浸湿，还可以使 岩块接触点受到软化，易于压碎，有利于堆石体压实密度的提高。本次试验正值雨季，试验用料中的天然笛水翠较高，导致洒水对J土买结果的影响小是很明显。但从其他类似坝料的压实经验看，加水的效果还是比较突出的。因此，在坝体填筑施工时，仍建议根据当时的气候条件，适当加水碾压。
3 结 论
综合分析本次碾压试验结果，建议采用碾压施工工艺参数为：20t振动平碾，控制行车速度不超过4km·h，铺料厚度为100cm，碾压不少于8遍。坝体施工时建议采用混合法铺料和错距碾压方式碾压。在此碾压试验参数选定的情况下，天然砂卵石料的平均压实密度可控制在2.27g·cm，左右。
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